《LWT》：Optimized simultaneous extraction of flaxseed lignan and oil from its processing byproducts using subcritical biphasic solvent systems
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本文聚焦亚麻籽脱壳副产物资源浪费问题，研究人员开发了一种基于正丁烷/乙醇的亚临界双相溶剂绿色提取技术，成功同步高效回收了具有抗氧化活性的木脂素secoisolariciresinol diglucoside（SDG）及高品质亚麻籽油，并实现与后续多糖提取的协同，为亚麻加工废弃物的高值化利用提供了集成策略。
亚麻籽，这种古老的油料作物，不仅是优质植物油的来源，其籽壳中还蕴藏着丰富的宝藏——木脂素和多种生物活性物质。然而，在亚麻籽油的生产过程中，脱壳处理会产生大量副产物。目前，这些富含营养的“边角料”大多被用作低价值的动物饲料或肥料，其巨大的健康潜力被严重低估，造成了资源的极大浪费。传统的提取方法往往效率低下、能耗高，还可能使用不环保的溶剂。有没有一种更绿色、更高效的方法，能够“一箭双雕”，同时从这些废弃物中提取出高价值的木脂素和残留的油脂，实现“变废为宝”呢？
为了解决这一难题，由Shoutao Wang、Jing Huang、Aijun Li、Yong Wang和Ying Li组成的研究团队进行了一项创新性研究。他们开发了一种可持续的亚临界双相溶剂提取工艺，使用正丁烷和乙醇的混合溶剂，旨在从亚麻籽脱壳副产物中同步回收木脂素和油脂。这项研究成果最终发表在国际食品科学与技术领域的知名期刊《LWT - Food Science and Technology》上。
研究人员为开展此项研究，主要运用了以下几项关键技术方法：首先，采用了基于Box-Behnken设计的响应面法，对亚临界双相溶剂提取工艺中的乙醇用量、提取温度和提取时间三个关键参数进行了系统优化，以总酚含量为响应指标。其次，利用汉森溶解度参数模型，从理论上预测和验证了所选用溶剂体系对目标木脂素secoisolariciresinol diglucoside（SDG）的溶解效率。再者，通过高效液相色谱、电喷雾电离质谱和核磁共振波谱等技术对提取纯化后的SDG进行了结构鉴定与表征。此外，还使用气相色谱分析了共提取油脂的脂肪酸和酰基甘油组成，并通过扫描电子显微镜观察了原料在提取前后的微观形貌变化。最后，通过ABTS自由基清除、铁离子还原抗氧化能力和氧自由基吸收能力三种体外实验评估了SDG的抗氧化活性。研究所用的亚麻籽脱壳副产物由宁夏君星坊食品科技股份有限公司提供。
3.1. 优化SBE工艺
通过单因素实验，研究人员明确了乙醇用量、提取温度和提取时间对总酚含量的影响趋势。在此基础上，采用响应面法进行优化，建立了可靠的数学模型。模型预测在乙醇用量200 mL、提取温度69.3°C、提取时间2.0小时的最佳条件下，总酚含量可达22.78 mg GAE/g DW。实际验证结果为22.76 mg GAE/g DW，与预测值高度吻合，证明了模型的准确性。此外，汉森溶解度参数建模显示，正丁烷与乙醇以1:1体积比混合时，其与SDG的相对能量差值最小，理论上对该目标物的溶解效率最高，这从机理上支持了单因素实验中获得的最佳乙醇用量。
3.2. SDG表征
从提取物中纯化得到的主要酚类物质被鉴定为secoisolariciresinol diglucoside。通过高效液相色谱、质谱和核磁共振波谱分析，确认了其化学结构，纯度达到94%。
3.3. 残留亚麻籽油的成分分析
对通过亚临界双相溶剂提取法得到的亚麻籽油进行分析，发现其脂肪酸组成与市售冷榨亚麻籽油相似，富含不饱和脂肪酸，其中α-亚麻酸含量为56.31%。酰基甘油组成中，甘油三酯占主导地位（93.90%），表明油脂质量良好。此外，该油中还检测到多种环肽，其总含量高于市售油样。
3.4. 亚麻多糖分析
研究还评估了亚临界提取过程对后续提取亚麻籽多糖的影响。结果表明，经亚临界提取预处理后的残渣，再通过常规热水提取法得到的多糖得率，与直接用热水处理原始副产物的得率无显著差异。这说明亚临界提取过程并未对后续的水溶性多糖提取造成不利干扰，实现了工艺的协同。
3.5. 扫描电子显微镜观察提取前后的形态变化
通过扫描电镜对比观察提取前后的原料微观结构发现，未经处理的原料表面光滑完整，而经过亚临界双相溶剂提取后的原料表面呈现出多孔、蜂窝状的结构。这种明显的形态变化表明，提取过程破坏了细胞结构，从而促进了目标化合物的溶出和传质效率。
3.6. 体外抗氧化分析
对纯化出的SDG进行了体外抗氧化能力评估。在ABTS和FRAP实验中，SDG的活性低于抗坏血酸。然而，在ORAC实验中，SDG表现出更强的氧自由基吸收能力。这表明SDG的抗氧化机制具有特异性，其分子结构中的糖苷化和甲氧基取代可能更有利于通过氢原子转移途径中和过氧自由基。
4. 结论与意义
本研究成功建立了一种创新的、可持续的亚临界双相溶剂提取技术，用于综合开发亚麻籽加工副产物。该技术能够同步、高效地从脱壳废弃物中回收高附加值的木脂素SDG和品质优良的亚麻籽油。优化后的工艺条件可最大化总酚得率，且理论模型与实验结果高度一致。提取出的SDG经鉴定确认，并显示出显著的、机制独特的抗氧化活性，尤其在清除过氧自由基方面。共提取的油脂在脂肪酸和酰基甘油组成上均达到商品油标准，富含α-亚麻酸。至关重要的是，该提取过程对后续从残渣中提取多糖几乎没有负面影响，实现了多组分梯级提取的协同效应。微观结构分析从机理上解释了提取效率高的原因。这项工作不仅为从农业加工废弃物中获取具有潜在健康益处的植物化学物（如SDG）提供了一种高效的绿色工艺，而且为油籽加工行业向“零废弃”的生物精炼模式转型提供了切实可行的集成策略框架，具有重要的资源、环境和经济意义。
